A.Ü. GAMA MYO. Elektrik ve
Enerji Bölümü
GÜNEŞ ENERJİSİ İLE ELEKTRİK ÜRETİMİ
3. HAFTA
1.Nesil Güneş Pilleri
• Tek Kristalli Güneş Pilleri • Çok Kristalli Güneş Pilleri
1. Tek Kristal Silisyum Güneş Pilleri
• Güneş pillerinde en çok kullanılan malzeme tek kristal silisyumdur. Bu tip malzemeyle üretilen güneş pilleri en çok kızılötesi ışığa duyarlıdırlar, elektromanyetik spektrumun
kızılötesi bölgedeki radyasyonu da diğerlerine göre daha düşük enerjili olduğundan bu
• Tek kristalin üretimi Chrozalski kristal çekme tekniği (Smith, 2001) ile gerçekleştirilir. Pahalı bir yöntem olması dezavantajdır. Silindirik
şekilli ingottan kesilerek oluşturulduğu için tam kare değil de köşeleri çentikli bir
geometriye sahiptirler. Dolayısıyla bu pillerle oluşturulacak modüllerde köşeleri
• Silisyumun, güneş hücresi teknolojisinde yaygın olarak kullanılmasının başlıca nedenleri; elektriksel, optik ve yapısal özelliklerinin uzun süre değişmemesi ve silisyum üretim teknolojisinde önemli başarılar sağlanmış
olmasıdır.
• Saf ve tek kristal üretimi, oldukça zor ve pahalı bir teknolojiyi gerektirir.
• Oksijenden sonra yeryüzünde en çok bulunan element olan silisyumun, en çok bulunan biçimi kum ve
kuvarstır. Kumun saflık derecesi çok düşük olduğundan, kullanılmaya uygun değildir. Ancak, kuvarsın %90’ı
silisyumdur. Kuvars işlenerek %99 saflıkla silika elde edilir. Ardından, silikandan metalürji kalitesinde
silisyum elde edilir. Bunu izleyen aşamada ise, silisyum saflaştırılarak yarı iletken özelliğinde çok kristalli
• Üretici firma tasarımına göre, büyüme sırasında silisyum, n veya p tipi olarak
katkılanır. Yaklaşık olarak 0.5 mm kalınlığında olan silisyum tabakaları elde ettikten sonra örneğin, p tipi kullanılmış ise üzerinde 1nm kalınlıkta n tipi yüzey tabakası oluşturularak eklem diyot tasarımlanır.
• Arka yüzeye metal kontak, ön yüzeye uygun metal ağ kontak konulduktan sonra, ön yüzey yansıtıcı olmayan özellikte bir malzeme ile
kaplanarak, fotovoltaik diyot tasarımı tamamlanır.
• Tek kristalli silikon PV hücre katmanlardan oluşur.
- En üst yüzeyde iletici ızgara,
- Yansıtmayan kaplama veya işlemden geçirilmiş yüzey katman,
- Toplaç olarak adlandırılan ve yaklaşık 1μm kalınlığında olan çok ince genellikle n tipi silikon katmanı,
- Akım üretilmesine olanak sağlayan ve birleşme yerinde yer alan, çok dar elektrik alanı bölgesi, - Topaç ile ters bir şekilde katkılanmış ve
genellikle p tipi silikondan olan taban katman, - Alt kontak elektron.
2. Çok Kristal Silisyum Güneş Pilleri:
• Erimiş silisyumun kalıba dökülerek soğumaya bırakılmasıyla çok kristal silisyum üretilir daha sonra da ince levhalar halinde kesilirler.
• Dolayısıyla üretimleri tek kristalin üretimine göre çok daha ucuzdur fakat silisyum kristallerin sınır bölgelerindeki iç dirençlerin meydana gelmesi nedeniyle verimleri ortalama % 15 civarındadır. Kare şeklinde ingottan kesildiği için modül
oluşturulduğunda kapanmamış alan meydana gelmez.
• Çok kristalli malzemenin; elektriksel, optik ve
yapısal özellikleri aynıdır. Damarların büyüklükleri kristalin kalitesi ile doğru orantılıdır. Damarlar
arasındaki süreksizlik özellikle elektriksel yük taşıyıcılarının aktarılmasında önemli ölçüde engelleyici rol oynar.
• Çok kristalli malzemenin elektriksel özelliklerinin küçülen damar büyüklüğü ile orantılı olarak
bozulması, ulaşabilecek verimin tek kristalle karşılaştırıldığında düşük olmasına neden olur. • Ancak çok kristalli silisyum üretim teknolojileri
daha az enerji yoğun ve daha kolaydır.
• Sonuç olarak çok kristalli silisyum maliyeti önemli ölçüde düşüktür.
• Çok kristalli silisyum üretimi için yaygın olarak kullanılan yöntem dökme yöntemidir. Çok
kristalli silisyum elde edebilmek için
başlangıçta malzeme tek kristalli silisyumda olduğu gibi hazırlanır. İstenilen saflık derecesi yaklaşık bir değerde olmalıdır. Erimiş yarı
iletken silisyum, kalıplara dökülerek soğumaya bırakılır. Elde edilen bloklar kare şeklinde
kesilir.
• Bu teknoloji ile üretilen güneş hücresinin verimleri daha düşüktür. Ancak maliyeti önemli ölçüde azalır.
• Çok kristalli silisyum (pc-Si) dilimler, birçok
bölgede üretilmektedir. Yüksek iletkenliğe sahip yüzey oluşturmak ve ışık soğurganlığını
artırabilmek için, düşük maliyetli pc-Si plazma işleme yönteminden yararlanılır. Reaktif iyon asitle aşındırma işlemi olarak bilinen bu işlem soğurma özelliğinin yaklaşık %40 oranında
artmasına olanak sağlar. Pc-Si dokulandırılması, tam bir potansiyele ulaşmak için önemlidir.
• Verimi %19.8 olan dokulandırılmış pc-Si hücreler fabrikalarda üretilmektedir. Hücre yüzeylerinin hidrojenlenmesi ve nitrür etkinsizlestirilmesi işlemleriyle iyi sonuçlar belirlenmiştir.
• Pc-Si hücrelerinin birçok üstünlüğüne karşın , c-Si ve pc-Si hücrelerinin maliyetleri arasında önemli bir fark bulunmamaktadır. Ticari olarak üretilen pc-Sİ hücrelerinin verimleri %12-15
Kaynakça
Güneş Enerjisi Elektrik Üretimi: Fotovoltaik Teknoloji Kitabı - H.H.ÖZTÜRK, D.KAYA
http://acikerisim.selcuk.edu.tr:8080/xmlui/bitstr eam/handle/123456789/1902/291272.pdf?sequ ence=1
